У некоторых горячих суперземель поверхность из рубинов и сапфиров, заявляют планетологи

На расстоянии 21 светового года от нас в направлении созвездия Кассиопея вокруг своей звезды вращается экзопланета HD219134 b, год на которой длится всего три земных дня. По массе этот раскаленный мир почти в 5 раз превосходит Землю, и, в отличие от нее, лишен массивного железного ядра, однако вместо этого богат кальцием и алюминием.

«Возможно HD219134 b переливается красным и синим, как рубины и сапфиры, потому что эти драгоценные камни представляют собой оксиды алюминия, которые распространены на экзопланете», – рассказывает Кэролин Дорн из Цюрихского университета (Швейцария), ведущий автор исследования, представленного в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

При изучении формирования планет астрономы разрабатывают теоретические модели и сравнивают полученные результаты с наблюдениями. Известно, что в моменты образования и юности солнцеподобные звезды окружены диском из газа и пыли, в котором рождаются планеты, и скалистые миры, такие как Земля, выросли в ходе столкновения твердых строительных блоков, оставшихся после рассеивания газа в протопланетном диске.

«Обычно эти строительные блоки образуются в регионах, где конденсировались такие элементы, как железо, магний и кремний. В итоге сформировавшиеся планеты имеют подобный Земле состав с железным ядром, и большинство известных на сегодняшний день суперземель росли в подобных условиях», – пояснила Кэролин Дорн.

Разнообразнее, чем ожидалось

Но есть также регионы, близкие к звезде, где намного жарче. Большинство элементов в них находятся в газообразной форме, а планетарные строительные блоки имеют совершенно другой состав.

Используя компьютерное моделирование, исследователи рассчитали, как будет выглядеть планета, формирующаяся в таком горячем месте. Они обнаружили, что кальций и алюминий наряду с магнием и кремнием являются основными составляющими строительных блоков, при этом железо будет практически полностью отсутствовать.

«Вот почему такие миры не могут иметь магнитное поле, как у Земли, и уступают ей в плотности на 10-20 процентов. Поскольку внутренняя структура настолько различна, процесс остывания и состав первичных атмосфер также будут сильно отличаться от наблюдаемых у нормальных суперземель», – добавила Кэролин Дорн.

Для проверки своих выводов команда рассмотрела различные сценарии, которые могут привести к пониженной плотности миров, например, наличие плотной атмосферы. Они проанализировали несколько из изученных экзопланет, которые аналогичны по свойствам HD219134 b и близко расположены к своим звездам.

В выборку попали 55 Cancri e и WASP-47 e, вращающиеся вокруг своих светил настолько близко, что температура на их поверхностях достигает почти 3000 градусов по Цельсию и они давно бы уже потеряли любую газовую оболочку. Поэтому, во-первых, атмосфера как причина понижения плотности в данных случаях была отметена, а, во-вторых, они встали в один рубиново-сапфировый ряд с HD219134 b.

«Таким образом, мы нашли три кандидата, которые принадлежат к новому классу суперземель с экзотическим составом. Экзопланете 55 Cancri e в 2012 году приписали «небо в алмазах», так как ранее считалось, что она в основном состоит из углерода. Но с новыми данными придется отказаться от этого заявления и переклассифицировать ее из алмазной в сапфировую», – заключила Кэролин Дорн.